Tính toán, thiết kế mạng lưới cấp nước cho các xã Thuỷ Đường, Thuỷ Sơn & Hoà Bình

i với ngành cấp thoát nước là phải giải quyết được vấn đề sản xuất và phân phối nước đến từng đối tượng tiêu thụ. Nước sản xuất ra không những phải đảm bảo chất lượng và số lượng mà nó phải đưa đến các đối tượng thông qua mạng lưới cấp nước. Thị trấn Núi Đèo là thị trấn huyện lỵ của huyện Thuỷ Nguyện, đây là trung tâm kinh tế, chính trị, văn hoá của toàn huyện . Trải qua chiến tranh và thời gian dài, dưới cơ chế quan liêu bao cấp, mặc dù có điều kiện thuận lợi để phát triển kinh tế nhưng Thuỷ Nguyên nói chung và thị trấn huyện lỵ nói riêng vẫn rất nghèo nàn, lạc hậu. Trong những năm gần đây, trên đà đổi mới chung của cả nước lại có điều kiện thuận lợi thị trấn Núi Đèo đã và đang đạt được những thành tựu kinh tế quan trọng từng bước xây dựng thị trấn ngày càng giầu đẹp . Cùng với sự phát triển kinh tế, đô thị hoá ngày càng mở rộng các xã Thuỷ Đường, Thuỷ Sơn và Hoà Bình có sự đô thị hoá cao cùng với thị trấn Núi Đèo tạo thành khu trung tâm Huyện với tiềm năng kinh tế lớn . Trước nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp được giao, với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô giáo trong bộ môn, qua sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ của bạn bè em mong rằng sẽ hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao. Để hoàn thành đề tài này tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy Đỗ Hải và các thầy cô ở Trung tâm kỹ thuật môi trường. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu của các thầy cô. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn các thày cô trong khoa Công nghệ và Môi trường, trường Đại học Dân lập Đông Đô về sự quan tâm giúp đỡ trong suốt 4 năm học vừa qua. Chương I thuyết minh chung I. Sự cần thiết phải đầu tư. Đặc điểm tự nhiên Vị trí địa lý Khu trung tâm huyện Thuỷ Nguyên nằm ở cửa ngõ phía Bắc của thành phố Hải Phòng dọc theo các trục quốc lộ số 10, quốc lộ số 10B đi Quảng Ninh khu trung tâm có toạ độ 20,2 độ vĩ bắc 106 độ kinh đông cách bến phà Bích khoảng 6 km về phía Bắc. Địa hình : Mặc dù giáp biển nhưng địa hình khu trung tâm huyện Thuỷ Nguyên rất đa dạng gồm địa hình đồi núi xen lẫn với sông ngòi và đồng bằng, cao độ trung bình của vùng đồng bằng là 3- 4m , độ cao các ngọn núi khoảng từ 100- 160m . Khí hậu : Thuỷ Nguyên nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa có 2 mùa rõ rệt : - Mùa hè từ tháng 4 đến tháng 10 nhiệt độ trung bình 25 0C nóng nhất vào tháng 5, 6, 7 mùa này mưa nhiều hướng gió chú đạo hướng Đông nam. Mùa đông từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau nhiệt độ trung bình dưới 18oC ít mưa, có nhiều đợt rét đậm kéo dài 7 - 10 ngày lượng mưa trung bình năm 1600 -1800mm tập trung chủ yếu vào mùa hè (chiếm 80 - 90% lượng mưa cả năm). Độ ẩm không khí xấp xỉ 85% , trong 9 tháng chỉ có 3 tháng (10 , 11 ,12) độ ẩm xuống dưới 80%. - Chế độ bão thường xuất hiện từ tháng 5 đến tháng 8 trong năm với nhiều cấp độ khác nhau thường từ cấp 10 đến cấp 12 . 1.4.4.Thuỷ văn : Sông hồ là nguồn cung cấp nước chủ yếu cho nhân dân khu trung tâm Sông Giá là con sông thiên nhiên nằm ở phía Bắc Thuỷ Nguyên đã được ngăn đập (chống xâm nhập mặn). Hiện tại Sông Giá hoạt động như hồ chứa nước có các cống thoát nước và đầu mối cung cấp nguồn do vậy Sông Giá còn có tên gọi là hồ Đà Nẵng hay hồ Sông Giá . Hồ Đà Nẵng là công trình quan trọng nhất trong hệ thống thuỷ lợi của Thuỷ Nguyên, hồ được hình thành từ năm 1964 - 1965, mặt cắt Hồ chỗ rộng nhất 400m chỗ hẹp nhất 200m, trung bình 150 - 300m, độ sâu trung bình 5-6m Các công trình đầu mối bao gồm: Cống An Sơn 1 và An Sơn 2 lấy nước ngọt từ sông Kinh Thày cấp cho hồ Đà Nẵng. Cống Phi Liệt lấy nước ngọt từ sông Đá Bạc và sông Giá vào mùa mưa. Hệ thống kênh dẫn nước bao gồm: Đoạn từ sông An Sơn Găng dài 7,7km nguyên là lòng đầm tự nhiên đã cải tạo thành kênh dẫn nước, mặt cắt đáy có bề rộng 26m, từ cầu Găng đến cầu Núi Nấm dài 3,15 km là đoạn kênh đào mặt cắt hiện tại có chiều rộng 20m. Tuyến quan trọng nhất là từ cống Phi Liệt về đập Minh Đức, nguyên là một dòng sông tự nhiên được đắp chặn 2 đầu và các nhánh thông ra Biển bằng cống Phi Liệt, đập Minh Đức là đập có chiều dài 17 km, hiện được xem như hồ chứa và dẫn nước vụ đông xuân, chứa và dẫn tiêu nước vào vụ mùa . Tổng lượng nước trữ theo tính toán là 9.759 x106 m3 trong đó lượng nước trữ hữu ích là 3.904 x106 m3 . Sau khi tính toán cân đối các nguồn nước cấp cho công nghiệp, Sở thuỷ lợi Hải Phòng đã có công văn chính thức trả lời về khả năng lấy nước ngọt cho nhu cầu công nghiệp và dân sinh từ hồ Sông Giá 50.000 đến 60.000m3/ngày đêm . I.2- Điều kiện kinh tế -văn hoá xã hội: I.2.1-Điều kiện kinh tế. - Là khu trung tâm của một huyện ven biển, tuy có nhiều cải thiện về đời sống kinh tế, nhưng nói chung đời sống nhân dân ở khu trung tâm còn gặp nhiều khó khăn. Mức thu nhập bình quân theo đầu người khoảng 2.000.000 đồng / người /năm. Cư dân khu trung tâm sống chủ yếu bằng nghề buôn bán nhỏ, sản xuất vật liệu xây dựng, nông ngư nghiệp và một số ít làm việc cho các cơ sở công nghiệp của Trung ương và địa phương. I.2.2-Cơ sở hạ tầng. - Hệ thống đường giao thông: Ngoài hệ thống giao thông đường thuỷ, khu trung tâm huyện còn là đầu mối của nhiều tuyến đường giao thông quan trọng như: Quốc lộ số 10. Quốc lộ số 10 b Đường liên tỉnh 351. Đường liên tỉnh 352 Hệ thống đường giao thông ở khu trung tâm huyện đều đã được giải nhựa, hoặc cấp phối. - Hệ thống lưới điện: Khu trung tâm huyện có hệ thống điện hoàn chỉnh, cung cấp điện cho 100% dân số liên tục 24 giờ/ ngày và đảm bảo cung cấp điện cho tất cả các cơ sở sản xuất trong khu vực. -Hệ thống liên lạc: Với hai trung tâm bưu chính và bốn cục mạng lưới thông tin có khả năng phủ lưới điện thoại đến tất cả mọi nhà trong khu trung tâm. I.2.3- Điều kiện văn hoá xã hội : Là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hoá xã hội của toàn huyện, thị trấn Núi Đèo là nơi tập trung các cơ quan quản lý cấp huyện, các cơ sở văn hoá, giáo dục lớn như: trường học, trung tâm dạy nghề, bệnh viện... Phần lớn các cơ sở nằm trên địa bàn thị trấn Núi Đèo . I.3-Sự cần thiết phải đầu tư . I.3.1-Hiện trạng cấp nước . Cho đến nay khu trung tâm huyện của Thuỷ Nguyên chưa có hệ thống cấp nước, phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất. Nhân dân khu trung tâm huyện dùng nước từ các nguồn sau: -Nguồn giếng khơi. Nguồn này cung cấp cho khoảng 30% tổng nhu cầu của khu trung tâm. Độ sâu các giếng từ 5-10 m. Hầu hết các giếng này đều bị cạn kiệt nước vào mùa khô. - Nguồn giếng khoan : Có một số giếng khoan của UNICEF có độ khoan sâu từ khoảng 15- 20m, nhưng cũng như các nguồn giếng khơi, nguồn này cũng bị cạn kiệt vào mùa khô. Toàn khu vực có khoảng10 giếng khoan sâu của các cơ quan nhà nước và của các tư nhân có mức sống cao. Độ sâu của các giếng khoan khoảng 60m, lưu lượng vài chục khối / ngày. Qua thực tế sử dụng cho thấy trữ lượng nguồn nước này không nhiều. - Nguồn sông hồ. Là nguồn nước được xử dụng thông dụng nhất phục vụ cho sinh hoạt, sản xuất chiếm khoảng 70% tổng nhu cầu dùng nước của cả khu vực. Mức độ ô nhiễm của các sông hồ ngày càng tăng, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ của nhân dân và là nguyên nhân của nhiều loài dịch bệnh như: Các bệnh về mắt, sởi, kiết lỵ và một bố bệnh đường ruột khác. I.3.2- Sự cần thiết phải đầu tư. Nước sạch là nhu cầu không thể thiếu được trong đời sống sinh hoạt và sản xuất của con người. Chính vì vậy nước sạch là một trong sáu nội dung của chương trình “Chăm sóc sức khoẻ ban đầu’’, đời sống càng cao thì nhu cầu cấp nước càng lớn. Trong khi đó trung tâm huyện Thuỷ Nguyên chưa có hệ thống cấp nước sạch, việc lấy nước từ các nguồn nước không đảm bảo vệ sinh nhất là trong điều kiện môi trường đang bị ô nhiễm, tác động trực tiếp đến sức khoẻ nhân dân ảnh hưởng xấu đến đời sống kinh tế xã hội. Một đô thị trong thời kỳ đổi mới không thể thiếu một hệ thống cấp nước sạch. Vì yêu cầu cấp thiết nhằm đảm bảo sức khoẻ nhân dân, từng bước nâng cao đời sống vật chất, tinh thần cho cộng đồng, đáp ứng nguyện vọng của nhân dân. Khu trung tâm huyện Thuỷ Nguyên đang sống trong tình trạng thiếu nguồn nước sạch. I.3.3- Nhu cầu dùng nước. Căn cứ theo số liệu UBND huyện Thuỷ Nguyên dự báo tỷ lệ tăng dân số trong các giai đoạn tiếp theo căn cứ vào các số liệu về khả năng phát triển công nghiệp từ nay tới năm 2010. Tôi chia làm 2 giai đoạn phát triển để xác định nhu cầu dùng nước từ đó có kế hoạch đầu tư thích hợp đạt hiệu quả cao nhất . - Giai đoạn I từ năm 2000 đến 2005. - Giai đoạn II từ năm 2005 đến 2010. Bao gồm : -Nước cấp cho sinh hoạt. -Nước cấp cho công nghiệp. -Nước cấp cho công cộng, dịch vụ sản xuất nhỏ. - Nước tưới cây, rửa đường. - Nước thất thoát dự phòng. -Nước cấp cho bản thân trạm. I.3.3.1 Dự báo dân số năm 2005 á 2010 Căn cứ các số liệu điều tra về hiện trạng dân số khu vực thị trấn núi Đèo năm 1999 và tỷ lệ tăng dân số trung bình của khu vực. Dự báo dân số khu vực thị trấn núi Đèo năm 2000, 2005 và 2010 đưa ra trong bảng 1.1. Bảng 1.1 Bảng dự báo dân số Đơn vị Dân số(người) Năm 1999 Năm 2005 Năm 2010 Xã Hoà Bình 16.955 20.122 22.318 Thị trấnNúi Đèo 5.566 6.600 7.325 Xã Thuỷ Đường 17.177 20.345 24.545 Xã Thuý Sơn 7.912 9.357 10.387 Khối cơ quan 1.800 2.100 2.310 Tổng cộng 49.410 58.815 66.885 I.3.3.2-Nhu cầu dùng nước khu vực năm 2005 - 2010. Dân số thị trấn là 58.815 người, phân chia ra các loại nhu cầu dùng nước như sau: Khu đô thị hoá cao thuộc thị trấn Núi Đèo tiêu chuẩn cấp nước là 120 lít nước 1 ngày/1 người dân (cấp cho 60% số dân thị trấn, 30%được cấp với tiêu chuẩn là 80 lít nước 1ngày /1 người dân). Khu vực còn lại tiêu chuẩn cấp nước là 75 lít nước 1 ngày/1người dân (cấp cho 55 % số dân). Khối cơ quan 100 % được cấp nước theo tiêu chuẩn là 80 lít nước 1 ngày/1 người . Khu đô thị hoá cao thuộc thị trấn Núi Đèo tiêu chuẩn cấp nước là 100 lít nước 1 ngày/1 người dân ( cấp cho 80 % số dân thị trấn ). Khu vực còn lại tiêu chuẩn cấp nước là 60 lít nước 1 ngày / 1người dân (cấp cho 50 % số dân). Khối cơ quan 100 % được cấp nước theo tiêu chuẩn là 80 lít nước 1 ngày /1 người. Dự báo dân số thị trấn năm 2010 là 66.885 người, phân chia ra các loại nhu cầu dùng nước như sau: Khu đô thị hoá cao thuộc thị trấn Núi Đèo tiêu chuẩn cấp nước là 120 lít nước 1 ngày / 1 người dân (cấp cho 70% số dân thị trấn, 20% được cấp với tiêu chuẩn là 80 lít nước 1ngày /1 người dân). Khu vực còn lại tiêu chuẩn cấp nước là 80 lít nước 1 ngày / 1người dân (cấp cho 60 % số dân). Khối cơ quan 100% được cấp nước theo tiêu chuẩn là 80 lít nước 1 ngày/1 người. Khu đô thị hoá cao thuộc thị trấn Núi Đèo tiêu chuẩn cấp nước là 100 lít nước 1 ngày / 1 người dân (cấp cho 80% số dân thị trấn). Khu vực còn lại tiêu chuẩn cấp nước là 60 lít nước 1 ngày / 1người dân (cấp cho 50 % số dân ). Khối cơ quan 100% được cấp nước theo tiêu chuẩn là 80 lít nước 1 ngày/1 người. Nhu cầu dùng nước của khu vực thị trấn núi Đèo giai đoạn 2005 á 2010 được đưa ra trong bảng 1.2 và 1.3. Chương II Phương án đầu tư I. lựa chon nguồn nước. I.1.Nguồn nước ngầm : Hiện nay chưa có báo cáo chính thức về trữ lượng và chất lượng nguồn nước ngầm ở khu vực huyện Thuỷ Nguyên. Tuy nhiên các giếng khoan hiện đang hoạt động ở khu trung tâm huyện Thuỷ Nguyện cho thấy trữ lượng nguồn nước là không nhiều hơn nữa trong giai đoạn cấp bách hiện nay việc thăm dò đánh giá trữ lượng nguồn nước ngầm đòi hỏi mọi nguồn kinh phí lớn và một thời gian khá dài nên không chọn nguồn nước ngầm là nguồn cung cấp nước cho dự án này. I.2. Nguồn nước mặt : Nguồn nước mặt ở huyện Thuỷ Nguyên rất phong phú là nguồn nước từ các con sông trong khu vực trung tâm và một số hồ lân cận. Nguồn nước nguồn Sông Giá: Chảy qua phía Bắc trung tâm cách trung tâm huyện 5km lưu lượng lớn đảm bảo cho cung cấp nước lâu dài cho khu trung tâm huyện, chất lượng nước khá tốt (khá nhất trong các con sông của Hải Phòng) công ty cấp nước Hải phòng đã có một số mẫu khẳng định. Độ đục thường dưới 10 NTU. Năm 1964 được sự giúp đỡ của nhà nước Thuỷ Nguyên xây dựng xong hồ Sông Giá vì vậy nguồn nước từ Sông Giá càng ổn định. Nguồn nước từ hệ thống kênh Hòn Ngọc: Hệ thống kênh Hòn Ngọc bắt nguồn từ các sông như Sông Giá, Sông Đá Bạch và sông Văn Dương là hệ thống kênh thuỷ lợi cung cấp nước tưới cho 95% diện tích đất nông nghiệp toàn huyện, tổng chiều dài của hệ thống kênh là 23km, chiều rộng từ 60 - 100m, dung tích lớn ổn định có thể sử dụng làm nguồn cấp nước lâu dài cho trung tâm huyện, chất lượng nước khá tốt điểm gần nhất cách trung tâm huyện khoảng 2km rất có lợi cho việc xây dựng hệ thống cấp nước . Chất lượng nước sông Giá được đưa ra trong bảng 2.1. Bảng 2.1 Phân Tích Mẫu Nước Các chỉ tiêu K.quả Các chỉ tiêu K quả Độ PH. 7,2 Hàm lượng cặn; mg/l 312 Độ đục ( SiO2 ) mg/l 1,5 Nhiệt độ của nước 20oc Ki nước nguồn; mgđl/l 2.08 Oxy hoà tan; mg/l Độ cứng tổng cộng (0dH) 7,42 CO2 tự do; mg/l 24 Độ cứng tạm thời (0dH) 2,04 H2S; mg/l 0 Độ cứng vĩnh cửu (0dH) 5,38 NaCl; mg/l 200 Độ kiềm tổng( mg/l ) 2.04 Sắt tổng cộng; mg/l 0,18 Độ oxy hoá (mgO2/l ) 5,44 CaTion mg/l mgdl/ l Cation mg/l mgdl/ l Fe+2 0 0 HC03- 124.5 2.04 Fe+3 0,18 0,009 C03-2 3.6 0.12 Ca+2 35,36 1,76 S04-2 79.52 2.24 Mg+2 10,61 0,88 N02- 0 0 NH4+ 0,20 0,01 N03-2 0 0 Al+3 0,02 0,002 P04-3 0.3 0.004 Mn+2 0,088 0,0032 0.15 0.0015 K++Na+ Qua phân tích đánh giá thì nước mặt (sông Giá) là nguồn nước có tính khả thi hơn nguồn nước ngầm. Vì vậy nguồn nước mặt là nguồn nước được lựa chọn để cấp nước cho khu vực trung tâm huyện Thuỷ Nguyên . Sau quá trình khảo sát đã xác định được vị trí có đủ điều kiện để xây dựng trạm xử lý sau: Lấy nước từ kênh Hòn Ngọc tại vị trí nhà văn hoá huyện đưa vào trạm xử lí sau đó đưa lên bể chứa đặt trên núi Sơn Đào rồi tự chảy vào mạng lưới đường ống. ưu điểm của phương án này là gần khu trung tâm nên sẽ tiết kiệm được đường ống, giảm được tổn thất áp lực của máy bơm, ngoài ra còn thuận lợi hơn cho nhân viên quản lý sau này trong khi đi lại. Tận dụng được độ cao của núi Sơn Đào để xây dựng bể chứa làm đài điều hoà cho mạng lưới tăng độ an toàn làm việc cho hệ thống cấp nước. Gần nguồn cấp điện hơn vì vậy sẽ giảm được chi phí xây dựng hệ thống điện phục vụ cho hệ thống cấp nước. Gần các điểm lấy nước tập trung, thuận hướng cấp nước nên sẽ tiết kiệm giảm được đường kính ống phân phối của mạng lưới. Chương III Các Giải Pháp Công Nghệ Và Xây Dựng I. Giải Pháp Công Nghệ : Chọn dây chuyền công nghệ xử lý phải căn cứ vào tính chất nguồn nước và công suất trạm cấp nước. Khi dùng nước mặt cấp cho sinh hoạt thì thường phải làm trong, khử mầu và khử trùng. Căn cứ vào nhu cầu dùng nước giai đoạn 2005 á 2010. Công suất thiết kế trạm xử lý cho các giai đoạn sẽ là: Giai đoạn I: 7500( m3/ng.đêm) Giai đoạn II: 9000( m3/ng.đêm) I.1 Đánh giá chất lượng nguồn I.1.1 Xác định liều lượng hoá chất cần thiết p = ồMe- +ồAe+ +0.5[HCO3- ] + 1,4[Fe+2] ồMe-: Tổng nồng độ ion âm không kể đến [HCO3- ] ồMe- = 3,6+79,52+0,3+0,15 = 83.57 mg/l ồAe+ Tổng nồng độ ion dương không kể đến [Fe+2] ồAe+ = 0,18+35,36+10,61+0,2+0,02+0,088 = 46,278 mg/l Vậy P = 83.57+46,278+0,5+109,8+1,4.0,18 = 185 mg/l I.1.2 Xác định hàm lượng CO2 hoà tan : Hàm lượng CO2 tự do tồn tại trong nước nguồn phụ thuộc vào nhiều yếu tố. CO2tự do = f( pH,to , Ki, p ). Từ các chỉ tiêu đã biết tra biểu đồ mối quan hệ giữa nhiệt độ, pH, độ kiềm, hàm lượng muối. Xác định được hàm lượng CO2 tự do của nước nguồn là: 24 mg/ l . I.1.3 Xác định liều lượng phèn : Theo công thức dựa vào hàm lượng cặn lơ lửng CMAX Ta tra được Dp = 35mg/l (phèn nhôm) Dựa vào độ mầu Cobalt M = 40 ta xác định được: Vậy lượng phèn cần thiết là : Dp = 35mg/l Kiểm tra nhu cầu dùng vôi: Lv = ek .(Dp / ep - Ki0 +1 ) = 28 ( 35/57 - 2.02 + 1) = -11 < 0 ek: Đương lượng kiềm Ca(OH)2; ek= 28 ep: Đương lượng phèn nhôm; ep= 57 Ki: Độ kiềm của nước nguồn Vậy không phải dùng vôi để kiềm hoá I.1.4 Xác định độ liều lượng Clo để Clo hoá sơ bộ. Hợp chất hữu cơ chứa Nitơamôn nếu vượt qua giới hạn cho phép thì phải dùng Clo hoá sơ bộ để xử lý LCL2 = 6 [NH4+] + 1.5 [N02-] + 2 = 6.0,2 + 1,5.0 + 2 = 3,2 mg/l I.1.5 Kiểm tra các chỉ tiêu cơ bản khi đưa hoá chất vào - Độ kiềm K*i K*i = K0i - Dp / ep = 2.02 - 35/57 = (1,4 mgdl / l ) - Hàm lượng CO2* CO2* = CO20 + 44 Dp / ep = 24 + 44.35/57 = 48 mg/l I.1.6 Xác định độ pH Nhiệt độ của nước 200c Độ kiềm K*i = 1,4 mgdl / l Hàm lượng CO2* = 48mg/l Tổng hàm lượng muối p = 185 Tra bảng quan hệ (K*i , p, t0 , CO2* ) pH* = 7.0 I.1.7 Xác định hàm lượng PHS PHS = f1(t) -f2(Ca2+)- f3(K+)+f4(p) = f1(20) -f2(35)- f3(1.4)+f4(185) Tra biểu đồ VI.1-TCN 33-85 ta có : pHS = 2,1 - 1,6 - 1,3 + 8,45 = 7,65 I.1.8 Kiểm tra độ ổn định của nước sau khi sử lý I = pH - pHS = 7,2 - 7,64 = - 0,45 Vậy xem như nước ổn định (QC: - 0,5 < I < 0,5) I.1.9 Hàm lượng cặn sau khi đưa hoá chất vào CMax = Cn + 0,25 M + K .p + Lv = 312 + 0,25.40 + 1,3.35 = 367,5 mg/l Cn: Hàm lượng cặn trong nước nguồn M: Độ màu của nước nguồn K: Hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn (phèn nhôm không sạch K=1.3) Lv: Lượng vôi kiềm hoá. Trên cơ sở phân tích số liệu về chất lượng nguồn nước và các loại hoá chất sử dụng để xử lý nước và sự biến đổi chất lượng sau khi đưa hoá chất vào nước ta chọn sơ đồ công nghệ xử lý như sau: Chương IV Tính Toán Công Trình IV.1 Công Trình Thu : Công trình thu xây dựng kết hợp với trạm bơm cấp I thu nước ven bờ và phù hợp với độ giao động mực nước của kênh Hòn Ngọc Mực nước cao nhất 1,2m Mực nước thấp nhất 0,5m Trạm được xây hình chữ nhật bằng bê tông cốt thép có đặt song chắn rác và lưới chắn rác ở cửa thu, toàn bộ cửa thu đặt dưới mực nước thấp nhất của sông dùng máy bơm chìm đặt ngang, cao độ đặt bơm là - 0,5m Diện tích công trình thu được tính cho cả các giai đoạn mở rộng sau này và đảm bảo đặt được 2 máy. Chiều rộng của trạm bơm chọn 3m, khoảng cách giữa các trục máy bơm là 1,5m, khoảng cách giữa tường và máy bơm là 1m khi đó chiều dài của trạm bơm là 2 x 1,5 +2 x 1= 5m Diện tích cửa thu F được xác định theo công thức : F= 1,25x(Q/V) xK (1) Trong đó: F là diện tích của thu (M3) V: là vận tốc nước chảy vào cửa thu tính với diện tích thông thuỷ của cửa thu, cửa công trình thu (m/s) lấy theo quy phạm V=0,2(m/s). Q: là lưu lượng nước tính toán của trạm xử lý (m3/s). Lưới chắn rác được tính cho cả các giai đoạn mở rộng nên Q= 0,1042 m3/s tương đương với 9000( m3/ng.đêm). K: là hệ số kể đến sự thu hẹp diện tích do các thanh song chắn rác. Đối với song chắn rác K được xác định theo công thức: Ks=(a+c)/a Trong đó : a là chiều rộng khe hở song chắn rác ( a= 5cm) c là chiều dày của song chắn rác (c= 1,2cm) Vậy: Ks= ( 5+1,2)/5=1,24 Đối với lưới chắn K được xác định theo công thức : Kl= (a+c)/a a: là chiều rộng song chắn rác ( a= 0,5cm) c: là chiều dày song chắn rác ( c=0,1cm) Thay a,c vào 3 ta có : Kl= (0,5+0,1)2/0,5 =0,72 1,25 là hệ số kể đến số bị tắc Thay vào công thức 1 ta có :Fs = 1,25 x ( 0,1042 / 0,2) x 1,24 = 0,08 ( m2) Ta đặt cửa thu và lưới chắn có kích thước : 1m x 0,5 IV.2 Bể trộn đứng. - cấu tạo : ht = 1.3m hd = 2.3m ‚ 300  ƒ „  Ông dẫn nước nguồn ‚ Ông thu nước ƒ Ông xả „ Ông dẫn hoá chất … Máng thu nước - Công suất tính toán: Q = 9000 m3/ng.đ = 375 m3/h = 0,104 m3/s = 104 l/s. - Bể trộn được xây bằng bê tông cốt thép có dạng hình vuông trên mặt bằng, dùng 1 bể trộn. - Dung tích toàn phần của 1 bể trộn: W = Trong đó : Q: Công suất tính toán ( m3/h) t: Thời gian nước lưu lại trong bể trộn t = 1,5’ á 2’ N: Số lượng bể N =1 Bể trộn được chia làm 2 phần: Phần trên hình hộp, phần dưới hình chóp ngược - Diện tích tiết diện ngang ở phần trên của bể. ft = Trong đó : Q1 bể : Công suất của 1 bể (m3 / s ) vd : Vận tốc nước dâng lên ở phần trên vd = 0,025 m/s Vì diện tích mặt bằng phần trên của bể trộn có hình vuông nên kích thước bể là: (a x a ) = ( 2,04 x 2,04 ) m Chọn đường ống dẫn nước vào bể là d = 350 mm - Vận tốc nước chảy trong ống( hay vận tốc nước dâng lên ở đáy bể) là : V = thoả mãn quy phạm cho phép từ 1 á 1,5 m/s -Đường kính ngoài của ống dẫn nước vào bể sẽ là : Dn = 377 mm - Do đó diện tích đáy bể fd = (b x b) = (0,377 x 0,377 ) = 0,142 m2 - Chọn góc nón a = 400 thì chiều cao phần hình chóp ngược (phần dưới bể) được xác định như sau: hd = - Thể tích phần hình chóp của bể trộn bằng: Wd= =3,9 m3 - Thể tích phần hình hộp (phần trên ) của bể là: Wt = W – Wd = 9,40 – 3,9 = 5,5 (m3) - Chiều cao phần hình hộp của bể là: ht = Chiều cao toàn phần của bể sẽ là H = ht + hđ = 1,3 + 2,3 = 3,6 m * Xác định kích thước máng thu nước. Thiết kế máng thu nước là máng vòng xung quanh bể. Máng được thiết kế sao cho vận tốc ở cuối máng v < 0,6 m/s. - Diện tích tiết diện ngang của máng thu là: F m = Trong đó : Q : Lưu lượng tính toán Q = 375 m3/h vm : Vận tốc nước chảy trong máng vm =0,6 m/s. n : Số máng n = 2. - Chọn chiều rộng máng bm = 0,25 m thì chiều cao lớp nước tính toán trong máng sẽ là: hm = Độ dốc của máng về phía ống tháo nước ra lấy bằng 0,02 tổng diện tích các lỗ ngập thu nước ở thành máng với tốc độ nước chảy qua lỗ vl = 1 m/s sẽ là : ồfl = Chọn đường kính lỗ dl = 30mm thì diện tích của mỗi lỗ sẽ là : Tổng số lỗ trên máng sẽ là : Các lỗ được bố trí ngập trong nước 70mm (tính đến tâm lỗ) chu vi phía trong của máng là : pm = 4.b =4.2,04 = 8,16 m Khoảng cách giữa các tâm lỗ: e = pm/ n =8,16 / 148 = 0,055m Khoảng các giữa các lỗ : e - dl = 0,055 - 0,03 = 0,025 m Với Q= 104l/s chọn ống dẫn sang bể phản ứng d = 400mm ứng với v = 0,82 m/s (Quy phạm 0,8 -1m/s ). IV3 .Bể phản ứng xoáy hình phễu : ht=1.4 4m hd= 4.6m hbv=0,3m  ‚ „ ƒ  ống dẫn nước vào ‚ ống thu nước ƒ ống xả „ máng thu nước -Công suất tính toán Q = 9000m3/ng.đ = 375m3/h - Thể tích toàn phần của 1 bể phản ứng với thời gian nước lưu lại của nước trong bể là t = 10 phút sẽ là: Wb = - Diện tích tiết diện ở phần trên của bể tính với vận tốc nước dângVd = 5mm/s là: ft = Đường kính phần trên của bể: - Tiết diện đáy dướicủa bể : Fd = Q / Vđ Vd : tốc độ nước vào bể ở phía dưới theo quy phạm là 0,7 1,2 m/s chọn Vd = 0,7m/s = 2520 m/h Vậy : Fd = 375 / 2520 = 0,15 m2 - Đường kính phần dưới của bể : Chọn Dd = 435mm : Chọn góc nón a = 600 ( theo quy phạm 50-70 0C) thì chiều cao phần hình chóp được xác định như sau: Hd = 0,5(5,15 – 0,435)cotg300 = 4,6 m -Tổn thất trong bể phản ứng : Cứ 1m chiều cao phần hình phễu thì lấy tổn thất bẳng 0,1 - 0,2 m. Lấy bằng 0,15 m Tổn thất trong bể sẽ là : h = Hđ .0,15 = 4,6 .0,15 = 0,7 m - Thể tích phần dưới (hình chóp) của bể là Wd = - Thể tích phần trên (hình hộp) của bể là: Wt = Wb - Wd = 62,5 – 34 = 28,5 m3 - Chiều cao phần trên của bể là: ht = - Chiều cao bảo vệ của bể hbv = 0,3 m - Chiều cao tổng cộng của 1 bể phản ứng Hbể = ht + hd + hbv = 1,4+4,5+0,3=6,3m à. Xác định kích thước máng thu nước Thiết kế máng thu nước vòng xoay quanh thành bể. Máng đựơc thiết kế sao cho vận tốc chuyển động của nước trong máng Vm < 0,1 m/s (chọn là 0,05m/s (nước có màu )) để đảm bảo cho các bông cặn không bị phá vỡ.Và cho nước chuyển động về phía ống dẫn sang bể lắng theo 2 hướng Fm = -Chiều rộng của máng : bm = 1m -Chiều cao của máng : hm = Fm / bm = 1,04 / 1 = 1,04 -Chọn đường kính lỗ : dl = 80 mm thì fl = 3,14.0,082 / 4 = 0,005 m2. -Số lỗ chảy ngập (Chọn Vl = 0,05 ) -Chu vi máng vòng p = 3,14 .Dt = 3,14.5,15 = 16,17 m -Khoảng cách giữa các tim lỗ l = p/n = 16170 / 414 = 39 m m. LL = 37,5m hh=0,34 H = 3,24 HL=2,5m ‚ ƒ „ i  1.4.Bể lắng ngang: Ghi chú  ống dẫn nước ‚ ống xả cặn ƒ ống thu nước sạch mương thu nước trong Công suất tính toán Q =9000m3/ng.đ = 375 m3/h Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật được xây dựng bằng gạch hoặc BTCT. Theo bảng 3-2- Xử lý nước cấp ta chọn tóc độ rơi của cặn trong bể lắng u0 = 0,5 mm/s.(quy phạm 0,5-0,6 mm) Theo bảng 3-1- Xử lý nước cấp ta chọn tỷ số L/H0 = 15 => k =10, a = 1,5 Vận tốc trung bình của dòng nước trong bể là: vtb = k x u0 = 10 x 0,5 = 5 mm/s Với k là hệ số phụ thuộc vào tỷ số giữa chiều dài và chiều sâu cuả vùng lắng. Diện tích mặt bằng của bể được xác định bằng công thức sau: F = a x Với Q: Công suất tính toán Q = 375 m3/h a: Hệ số ma sát đến ảnh hưởng do thành phần vận tốc rối của dòng nước theo phương thẳng đứng. - Chọn chiều cao vùng lắng HL = 2,5 m (Quy phạm 2,5m á 3,5 m ) - Số bể lắng N =1, chiều rộng bể là B = Trong đó : Q : Lưu lượng tính toán Q = 375m3/h Vtb: Vận tốc trung bình của dòng nước trong bể vtb = 5 mm/s. HL: Chiều cao vùng lắng HL = 2,5 m N : Số bể lắng N =1. Số ngăn của bể chọn 3 ngăn . - Chiều dài bể lắng LL = F \ B.N = 312 \ 8,3.1 = 37,5 (m) Ta thấy tỷ số đúng bằng tỷ số đã chọn. Nếu chiều rộng mỗi ngăn b = 2,5m hàng lỗ cuối cùng nằm cao hơn mực nước tính toán là 0,3m ( quy phạm 0,3 - 0,5 m ) thì diện tích của vách ngăn phân phối vào bể đặt cách đầu bể 1,5m (quy phạm 1 -2m) sẽ là : Fn = b ( H0 -0,3) = 2,5 ( 2,5 - 0,3 ) = 6,0 m2 Lưu lượng nước tính tóan qua mỗi ngăn của bể là: qn = 375 / 3.3600 = 0,035 m3 /s Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào là : f1 = Quy phạm ( v1 = 0,2 - 0,3m/s ) - Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn thu nước ở cuối bể đặt cách tường 1,5 m là : f2 = Quy phạm ( v2 = 0,5m/s ) Với qn là lưu lượng tính toán của 1 bể qn = 0,035 m3/s Chọn đường kính lố đục đối với tường ngăn phía đầu d1 = 60mm và phía cuối d2 = 50mm Tổng số lỗ trên vách ngănphân phối thứ I Là: n1 = lỗ - Tổng số lỗ trên VáCH ngăn thu nước thứ 2 là n2 = lỗ Trong đó: w1 ,w2 là diện tích 1 lỗ ở vách ngăn phân phối và thu nước là : w1 = m2 w2 = m2 Vậy ở vách ngăn phân phối đục 40 lỗ với 5 hàng ngang, 8 hàng dọc, khoảng cách giữa trục các lỗ: + Hàng dọc + Hàng ngang Vách ngăn thu nước đục 36 lỗ cới 4 hàng ngang, 9 hàng dọc, khoảng cách giữa trục các lỗ : + Hàng dọc + Hàng ngang à. Tính hệ thống xả cặn Việc xả cặn dự kiến tiến hành theo chu kỳ với thời gian giữa 2 lần xả cặn T = 24h. - Thể tích vùng chứa nén cặn của bể lắng là: WC = Trong đó : Q: Lưu lượng tính toán Q = 375 m3/h T: Thời gian xả cặn T = 24h => dTB = 30000 g/m3.(Lấy theo bảng 3-3 ) dTB: Nồng độ cặn trung bình sau thời gian nén T giờ. N: Số bể lắng N = 1 C: Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi ra khỏi bể lắng C = 10 mg/l (quy phạm 10-12mg/l ) CMax : Hàm lượng cặn lơ lửng trước khi vào bể lắng, được xác định như sau: CMax = Cn + KxDp + 0,25xM + V = 312 + 1,3x35 + 0,25x40 + 0 = 368 (mg/l) Với Cn : Hàm lượng cặn của nước nguòn Cn = 312 mg/l K: Hệ số đối với phèn không sạch K = 1,3 P :Tổng hàm lượng muối V: Hàm lượng vôi V = 0 M: Độ màu của nước nguồn M = 40 độ Côban Vậy WC = - Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn là: HCặn = -Chiều cao trung bình của bể lắng Hb = Ho + Hc = 2,5 + 0,34 = 2,84 m Chiều cao xây dựng của bể có kể đến chiều cao bảo vệ (0,3-0,5m ) là: HXD = 2,84 + 0,4 = 3,24 m Tổng chiều dài của bể lắng kể cả 2 ngăn phân phối và thu nước Lb = 37,5 + 2.1,5 = 40,5 m Lượng nước tính toán bằng % mất đi khi xả cặn là k : Hệ số pha loãng khi xả cặn bằng thuỷ lực k = 1,5 -Hệ thống xả cặn làm bằng máng đục lỗ ở 2 bên và đặt dọc theo trục mỗi ngăn ,thời gian xả cặn quy định t=8 - 10phút (chọn 10 phút ) .Tốc độ nước chảy cuối máng không < 1m/s. - Dung tích chứa cặn của một ngăn Wc-n = - Lưu lượng cặn ở một ngăn là: qc-n = - Diện tích máng xả cặn fm = Với vm là vận tốc nước chảy trong máng vm = 1,5 m/s - Kích thước máng phân phối nước a = b/2 - Nếu a = 0,14m thì b = 0,28m Tốc độ nước qua lỗ (0,2-0,3m/s) chọn 0,2m/s Chọn dl = 30mm (quy phạm >= 25mm ) -Tổng diện tích lỗ trên một máng xả cặn fc = -Số lỗ 1 bên máng xả cặn Khoảng cách tâm các lỗ l = L / n = 37,5 / 100 =0,37m (quy phạm 0,3-0,5m) - Đường kính ống xả cặn ra phía hố thu cặn là: DC = Vc : vận tốc cặn trong ống Vc = 1 Chọn đường kính ống xả cặn Dc = 250mm ứng với Vc = 1m/s Tổn thất trong hệ thống xả cặn Trong đó: xd : Hệ số tổn thất qua các lỗ đục của máng = 11,4 Sx : Hệ số tổn thất cục bộ của máng lấy = 0,3 fm : Diện tích máng xả cặn 0,028m2 fc : Diện tích ống xả cặn fc = 3,14.0,232 /4 = 0,04m2 g : gia tốc trọng trường Vậy ta có H = 0,6m Khi xả cặn 1 ngăn mực nước trong bểhạ xuống là fn : Diện tích mỗi ngăn ‚ ƒ „  † ‡ ˆ ‰ Š 11 hD=0,7m hl=0,8m hN=2m .5 Bể lọc nhanh Trọng lực :  ống sẫn nước vào bể lọc ‚ Mương phân phối nước lọc và tập trung nước rửa ƒ máng phân phối nước lọc và thu nước rửa „ lớp vật liệ lọc … Lớp vật liệu đỡ † ống phân phối nước rửa và thu nước trong ‡ ống dẫn nước sạch về bể chứa ˆ ống cấp nước rửa bể lọc ‰ống xả nước sạch Š ống xả nước lọc đầu Trong đó T: Thời gian làm việc của trạm T =24h Q: Lưu lượng tính toán Q = 9000m3/ng.đ VBT: Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường VBT = 6 m/h a: Số lần rửa bể lọc trong 1 ngày a = 1 W: Cường độ nước rửa lọc W = 12 l/s.m2 (lấy theo bảng 4-5-Xử lý nước cấp) t1: Thời gian rửa lọc lấy theo bảng 4-5- Xử lý nước cấp t1 = 0,1h = 6 phút t2: Thời gian ngừng bể lọc để rửa t2 = 0,33h = 20 phút - Trong bể lọc chọn vật liệu lọc là cát thạch anh có cỡ hạt : dtd = 0,7mm á 0,8mm, hệ số không đồng nhất k = 2 á 2,2. Chiều dày của lớp vật liệu lọc L = 0,8m ( lấy theo bảng 4-6- Xử lý nước cấp). Tốc độ lọc ở chế độ làm việc bình thường VBT = 6m/h, tốc độ lọc ở chế độ làm việc tăng cường VTC = 8m/h - Số bể lọc cần thiết : N = 0,5bể - Chọn 4 bể lọc, diện tích mặt bằng của 1 bể f = - Kích thước xây dựng 1 bể L x B = ( 4x4 )m - Kiểm tra vận tốc lọc tăng cường với điều kiện đóng 1 bể để sửa chữa hoặc làm vệ sinh VTC = VBT m/h - Chiều cao toàn phần của bể lọc HTP = hĐ + hV + hN = 0,7 + 0,8 + 2 = 3,5 m Trong đó : hĐ: Chiều cao lớp sỏi đỡ lấy theo bảng ( 4 -7 ) hĐ = 0,7 m hV: Chiều dày lớp vật liệu đỡ lấy theo bảng ( 4 - 6 )hV = 0,8 m hN: Chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc hN = 2m hP: Chiều cao phụ hP = 0,5 m Vậy : H = HTP + htp = 3,5+0,5 = 4m à. Xác định hệ thống phân phối nước rửa lọc Chọn b._.